В эпоху легкого веса, энергосберегающий, and high-efficiency production—from new energy vehicles (Невз) to consumer electronics—light metal die casting has become an irreplaceable manufacturing technology. It injects molten light metals (алюминий, магний, цинковые сплавы) into precision molds at high pressure and speed, forming complex, high-performance components that balance weight reduction, структурная сила, и экономическая эффективность. В этой статье раскрываются основные принципы, material characteristics, process types, сценарии применения, and solutions to industry challenges, helping you fully grasp its value and practical application.
1. What Are the Core Principles and Features of Light Metal Die Casting?
To understand its advantages, we first clarify the technical logic and unique traits that distinguish it from traditional casting processes.
1.1 Основной принцип работы
Light metal die casting relies on a “high-pressure filling + rapid solidification” mechanism:
- Таяние: Light metals (НАПРИМЕР., алюминиевый сплав) are melted in a crucible to form a molten state (температура: 650-720°C для алюминия, 380-450°C для цинка).
- High-Pressure Injection: The molten metal is pushed into a closed steel mold cavity at pressures of 30-120MPa and speeds of 0.5-120m/s—ensuring it fills even thin-walled (0.5-3мм) or complex structures.
- Быстрое затвердевание: The mold’s cooling system (water or oil circulation) accelerates solidification (0.05-0.5 секунды), locking in the part’s shape and dimensional accuracy.
- Демольд: Плесень открывается, and an ejection system pushes out the finished part—ready for post-processing (НАПРИМЕР., выслушивание, Поверхностная обработка).
1.2 Three Key Features
| Особенность | Technical Advantage | Практическое влияние |
| Высокая эффективность | Standardized molds enable rapid cycle production (10-60 seconds per part for zinc alloys; 30-120 seconds for aluminum alloys) | Mass production of small/medium parts (НАПРИМЕР., 10,000+ NEV battery brackets per day) |
| Точность формирования | Размерная толерантность: IT8-IT10; Шероховатость поверхности: Ra 1.6-6.3μm | Reduces post-processing by 50-70% (НАПРИМЕР., aluminum alloy electronic housings need no extra grinding) |
| Material Adaptability | Optimizes process parameters for light metals’ properties (НАПРИМЕР., aluminum’s corrosion resistance, magnesium’s lightweight) | Maximizes material advantages—e.g., magnesium alloy parts are 33% lighter than aluminum while maintaining strength |
2. Which Light Metals Are Commonly Used, and What Are Their Traits?
Material selection directly determines part performance and application scope. Алюминий, магний, and zinc alloys are the three mainstream options, each with distinct strengths:
2.1 Comparison of Common Light Metals for Die Casting
| Metal/Alloy | Ключевые характеристики | Плотность (G/CM³) | Механические свойства | Typical Application Areas |
| Алюминиевый сплав (А380, А356) | – Отличная коррозионная стойкость (resists oxidation in humid environments)- Хорошая теплопроводность (205 ж/(м · к), 2x better than steel)- Рентабельный (1/3 the price of magnesium alloy) | 2.7 | – Предел прочности: 200-350МПА- Удлинение: 3-12% | – NEV: Battery shells, Моторные корпусы- Электроника: 5Кронштейны антенны базовой станции G- Аэрокосмическая: Cabin structural parts |
| Магниевый сплав (Az91d, Am60b) | – Ультра-легкий вес (lightest structural metal for die casting)- High specific strength/stiffness (соотношение прочности и веса лучше, чем у алюминия)- Strong electromagnetic shielding (protects electronic components from interference) | 1.8 | – Предел прочности: 170-280МПА- Удлинение: 2-10% | – Автомобиль: Монитоны, Колесные центры- Электроника: Laptop shells, Рамки смартфонов- Медицинский: Lightweight device casings |
| Цинк сплав (ЗА27, Замак5) | – Низкая температура плавления (Легко обрабатывать, saves energy)- Отличная плавность (fills tiny mold details <0.1мм)- Long mold life (100,000+ цикл, 2x longer than aluminum alloy molds) | 6.4 | – Предел прочности: 280-400МПА- Твердость: полупансион 80-120 | – Small precision parts: Toy gears, stationery accessories- Декоративные компоненты: Дверные ручки, zipper sliders- Электроника: Корпуса датчиков |
3. What Are the Main Process Types of Light Metal Die Casting?
Process selection depends on metal melting points, часть сложности, и требования к качеству. Traditional processes meet basic needs, while improved technologies solve defects like porosity:
3.1 Traditional Die Casting Processes
| Process Type | Core Mechanism | Подходящие металлы | Преимущества | Ограничения |
| Холодная камера умирает | Molten metal is poured into an independent cold chamber before injection | Тугоплавкие металлы (алюминий, магний) | – Справляется с большими/сложными деталями. (НАПРИМЕР., NEV battery trays)- Предотвращает перегрев формы | – Longer cycle time (30-120 секунды/часть)- Более высокая стоимость оборудования |
| Горячая камерная кастинг | The injection system is immersed in a molten metal pool (integrated design) | Легкоплавкие металлы (цинк, вести) | – Ultra-fast cycle time (10-30 секунды/часть)- Simple operation, low energy consumption | – Limited to small parts (<5кг)- Mold prone to corrosion (short life for zinc alloys) |
3.2 Улучшен & Innovative Processes
These technologies address traditional defects (НАПРИМЕР., пористость) and expand application scope:
| Innovative Process | Ключевое улучшение | Подходящие сценарии | Прирост производительности |
| Вакуумный кастинг | Extracts air from the mold cavity (vacuum degree: -0.095 к -0.098МПА) перед инъекцией | Высококачественные части (НАПРИМЕР., automotive engine cylinder heads) | Уменьшает пористость за счет 80-90%; Improves tensile strength by 15-20% |
| Oxygenated Die Casting | Injects oxygen into the cavity to form oxide particles (diffused distribution) | Parts requiring heat treatment (НАПРИМЕР., aluminum alloy suspension arms) | Eliminates internal pores; Enables T6 heat treatment (сила +25%) |
| Полутвердое литье под давлением | Controls solid phase rate (40-60%) of molten metal; Использует заполнение ламинарным потоком. | Thin-walled, Высокие детали (НАПРИМЕР., smartphone midframes) | Reduces shrinkage by 70%; Improves structural uniformity |
| Сжимать кастинг | Applies external pressure (100-200МПА) во время затвердевания | Thick-walled structural parts (НАПРИМЕР., аэрокосмические скобки) | Increases density to ≥99.5%; Boosts impact resistance by 30-40% |
4. What Are the Key Application Scenarios and Industry Trends?
Light metal die casting is widely used in industries driven by lightweight and precision demands. Below are its core application fields and future development directions:
4.1 Core Application Fields
| Промышленность | Примеры применения | Driving Demand |
| Автомобиль (Невз) | – Алюминиевый сплав: Battery shells, Моторные корпусы, shock absorber towers- Магниевый сплав: Interior door panels, рамки сидений | Легкий вес (каждые 100 кг снижения веса увеличивают запас хода примерно на 100 км.); Структурная сила (resists collision impacts) |
| Потребительская электроника | – Магниевый сплав: Laptop shells, tablet backplanes- Алюминиевый сплав: Smart TV frames, wireless charger housings | Thinness/lightness (НАПРИМЕР., laptop weight <1кг); Качество поверхности (Ra ≤3.2μm for aesthetics) |
| Аэрокосмическая | – High-performance aluminum alloy: Компоненты двигателя, cabin partitions | Снижение веса (lowers fuel consumption); Высокотемпературная стабильность (works at 150-200°C) |
| Green Manufacturing | – Recycled aluminum/magnesium alloys: Мебельное оборудование, Садовые инструменты | Environmental protection (recycled aluminum uses 5% энергии первичного алюминия); Циклическая экономика |
4.2 Будущие тенденции (2024-2030)
- Интеллектуальное производство: Мониторинг процессов на основе искусственного интеллекта (регулировка давления/скорости впрыска в режиме реального времени) снижает процент брака до <1%; Цифровые двойники имитируют жизнь пресс-формы (продлевает срок службы за счет 20-30%).
- Материальные инновации: Разработка «жаропрочных магниевых сплавов» (работает при 200-250°С) для замены алюминия в высокотемпературных автомобильных деталях (НАПРИМЕР., Двигатели корпуса).
- Большое интегрированное литье: NEV кузов в белом цвете (Скамь) интеграция — одна литая деталь заменяет 50+ штампованные детали (сокращает время сборки на 60%; снижает массу тела на 15%).
5. What Are the Industry Challenges and Practical Solutions?
Несмотря на свои преимущества, light metal die casting faces technical and operational hurdles. Below are targeted solutions:
| Испытание | Первопричина | Решение | Ожидаемый результат |
| Magnesium Alloy Oxidation/Burning | Magnesium has low ignition point (550° C.); Reacts with oxygen easily | – Use SF₆ + CO₂ mixed inert gas protection during melting- Добавлять 0.5-1% calcium to magnesium alloy (improves oxidation resistance) | Burning risk reduced to <0.1%; Alloy yield increased by 10-15% |
| High Silicon Aluminum Alloy Mold Adhesion | Silicon in the alloy (НАПРИМЕР., 7.5-9.5% in A380) adheres to mold surfaces during solidification | – Coat mold cavity with TiN (нитрид титана) покрытие- Optimize mold temperature (maintain 180-220°C for aluminum alloys) | Adhesion defect rate reduced from 5% к <0.5% |
| Low Production Efficiency for Complex Parts | Traditional cold chamber processes have long cycle times | – Adopt robotic automatic pouring systems (reduces loading time by 40%)- Use multi-cavity molds (НАПРИМЕР., 4-cavity for zinc alloy sensor housings) | Производственные мощности увеличились 50-80% |
| High Equipment Investment | Большие машины для литья под давлением (НАПРИМЕР., 9000T for NEV BIW) cost $10M+ | – Small/medium enterprises: Lease equipment (reduces upfront cost by 80%)- Industry collaboration: Share mold development costs (cuts R&D expenses by 30-40%) | Lowers entry barrier; Promotes technology popularization |
6. Yigu Technology’s Perspective on Light Metal Die Casting
В Yigu Technology, мы рассматриваем light metal die casting как «основной фактор облегченного производства», особенно для электромобилей и бытовой электроники.. Наша практика показывает, что 65% клиентов достигают 20-30% снижение веса за счет перехода от стальных к литым под давлением алюминиевым/магниевым деталям..
Мы рекомендуем подход «соответствие материала и процесса».: Для корпусов аккумуляторов NEV, мы используем вакуумное литье под давлением + A356 Алюминиевый сплав (обеспечивает герметичность; уменьшает пористость до <0.3%); Для корпусов ноутбуков, мы применяем полутвердое литье под давлением + AZ91D магниевый сплав (достигает толщины стенок 1,2 мм; снижает вес на 25%). Мы также интегрируем датчики Интернета вещей для мониторинга температуры пресс-формы в режиме реального времени., снижение количества дефектов до <0.8%. Заглядывая в будущее, сочетание этой технологии с переработанными материалами станет ключом к балансу между производительностью и экологичностью..
7. Часто задаваемые вопросы: Common Questions About Light Metal Die Casting
1 квартал: Can light metal die-cast parts undergo heat treatment to improve strength?
Да, но это зависит от процесса: Литье под вакуумом или кислородом устраняет поры., изготовление деталей, пригодных для термической обработки (НАПРИМЕР., Старение на раствор Т6 для алюминиевых сплавов — прочность на растяжение +25%). Традиционные литые детали с высокой пористостью не подлежат термообработке. (тепло вызывает расширение пор и растрескивание).
2 квартал: Which is more cost-effective for NEV parts—aluminum alloy or magnesium alloy die casting?
Алюминиевый сплав более экономичен в большинстве случаев.: Он имеет 1/3 the material cost of magnesium alloy and uses mature cold chamber processes (lower equipment maintenance). Magnesium alloy is better for high-end NEVs where weight reduction is critical (НАПРИМЕР., premium electric sedans)—the extra cost is offset by extended driving range.
Q3: What is the maximum part size achievable with light metal die casting?
В настоящее время, the practical limit is parts weighing 50-80kg and measuring 2-3m (НАПРИМЕР., NEV BIW rear floors). Для больших частей (НАПРИМЕР., 3m+ truck frames), multi-part die casting + welding is used. With 12,000T+ large die-casting machines, the limit will extend to 100kg+ parts by 2025.